DE1074675B

DE1074675B -

Info

Publication number: DE1074675B
Application number: DENDAT1074675D
Authority: DE
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1956-07-30
Publication date: 1960-02-04
Also published as: US2883656A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Geräte, die entfernte Gegenstände durch reflektierte Wellenimpulse feststellen, wobei die Wellen von Gegenständen mit einer bestimmten, auf die Beobachtungsstation bezogenen Radialgeschwindigkeit unterdrückt werden, so daß sie nicht Gegenstände mit anderer Radialgeschwindigkeit überdecken oder ausblenden. Ein Sonderfall dieser Aufgabenstellung ist, daß die Echos von stationären Gegenständen, also mit der Geschwindigkeit Null, unterdrückt werden sollen, da sie sonst die Echos von beweglichen festzustellenden Gegenständen verwischen würden. Alle diese Geräte beruhen in ihrer Wirkungsweise auf dem Dopplereffekt, also darauf, daß die Echos sich nähernder oder sich entfernender Gegenstände höhere oder tiefere Frequenz als die Echos stationärer Gegenstände haben.

Bei Verwendung von Impulsen ist es bekannt, Radaranzeigen von Objekten bestimmter Geschwindigkeit dadurch zu eliminieren, daß die Schwingungen der Echoimpulse in einem Phasendemodulator mit einer durchlaufenden kohärenten Bezugsschwingung verglichen werden, die entsprechend der betreffenden Geschwindigkeit in der Phase (Frequenz) verschoben wird. Gewöhnlich werden dann die mehr oder weniger amplitudenmodulierten Impulse zweier Impulsfolgeperioden einander entgegengeschaltet, um die aus der Anzeige zu entfernenden Impulse zur Auslöschung zu bringen; dies setzt eine Verzögerung um genau eine oder einige Impulsfolgeperioden voraus. Dabei zeigt sich der Nachteil, daß die Amplitude, die durch ein — bezogen auf die Eliminierungsgeschwindigkeit — sich langsam bewegendes Ziel erzeugt wird, sich nur langsam ändert und daß viele Impulse empfangen werden müssen, bevor die Veränderung der Amplitude aufgenommen werden kann.

Das Rückstrahlortungsgerät nach der Erfindung kennzeichnet sich demgegenüber durch Mittel zum Aussenden eines Wellenpaares von verschiedenen, aber festen Frequenzen in kurzen Impulsen und durch ein Überlagerungsteil mit nachfolgendem Gleichrichter im Empfänger, dem die Echowellen und als Überlagerungsschwingung eine Bezugsfrequenz, die der mittleren Frequenz des zu unterdrückenden Echowellenpaares entspricht, in derartiger Phase zugeführt werden, daß eine gegenseitige Auslöschung der von jenem Wellenpaar abgeleiteten Teilschwingungen erfolgt. _;.

Durch die Erfindung wird die Phasendemodulation mit einer Kohärenzwelle und die Verzögerung um genau eine Impulsfolgeperiode vermieden, aber auch die Anzeige solcher Ziele ermöglicht, deren Geschwindigkeit sich von der in der Anzeige zu eliminierenden Geschwindigkeit nur wenig unterscheidet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in Aus-Impuls-Rückstrahlortungsgerät

mit Unterdrückung der Anzeige

solcher rückstrahlenden Objekte,

die eine vorgegebene Geschwindigkeit

gegenüber dem Meßgerät haben

Anmelder:

Bendix Aviation Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach, bei München, Wiener Str. 2

James Llewellyn Russell, Sun Valley, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

führungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Nach Fig. 1 sind eine Trägerwelle hoher Frequenz f_c aus einem Oszillator 10 und eine Welle niedrigerer Frequenz /j (als Zwischenfrequenzwelle bezeichnet) aus einem Oszillator 11 in einem Mischer 12 überlagert und rufen zwei Seitenbänder der Frequenzen fc~^~fi bzw. fc~fi hervor. Die Seitenbänder werden von den Träger- und Zwischenfrequenzwellen durch ein Filter 13 getrennt und einem Impulsverstärker 14 zugeführt, der durch einen Impulsgenerator 15 gesteuert wird. Die verstärkten Ausgangsimpulse werden über einen üblichen Antennenumschalter 16 der Antenne 17 zugeführt.

Die in der Antenne 17 empfangenen Echoimpulse werden durch den Antennenumschalter 16 einem Mischer 18 zugeführt, in dem sie mit einer örtlich erzeugten Bezugswelle überlagert werden, und das Ausgangssignal wird durch einen Zwischenfrequenzverstärker 19 verstärkt, durch einen Detektor 20 gleichgerichtet und dann in üblicher Weise zur Anzeige verwendet.

Die dem Mischer 18 zugeführte Bezugswelle muß die mittlere Frequenz des zu unterdrückenden Echowellenpaares besitzen. Im folgenden wird der betreffende Gegenstand als der erste Gegenstand bezeichnet. Wenn der erste Gegenstand die Radialgeschwindigkeit Null in bezug auf die Antenne 17 besitzt, dannn besitzt das erste Paar von Echowellen dieselben Frequenzen wie das gesendete Paar von

3OJ 728/371

Wellen, nämlich /_c+/_{- und f_c—fi, und die Trägerwellenfrequenz f_c ist die mittlere Frequenz. Daher kann ein Teil der Ausgangsspannung des Oszillators 10 ohne Frequenzänderung über einen Schalter 21 und einen Phasenschieber 22 dem Mischer 18 zugeführt werden.

Wenn der erste Gegenstand eine Radialbewegung in bezug auf die Antenne 17 ausführt, so wird das erste Paar von Echowellen im Frequenzspektrum durch den Dopplereffekt nach oben oder nach unten verschoben, und ihre mittlere Frequenz wird dementsprechend so verschoben, daß sie von der Frequenz f_c verschieden wird. Unter diesen Umständen kann die Bezugswelle durch Betätigung des Schalters 21 erregt werden, wobei der Schalter einen Teil der Ausgangsspannung des Oszillators 10 in einen Mischer 23 ableitet, in dem sie mit einer Niederfrequenzwelle der Dopplerverschiebungsfrequenz Fa von einem Frequenzoszillator 24 einstellbarer Frequenz überlagert wird und Seitenbänder: der Frequenzen f_c+fA und f_c—fä hervorruft. Das passende Seitenband wird durch ein einstellbares Filter 25 ausgesiebt und über den Phasenschieber 22 dem Mischer 18 zugeführt. Vorzugsweise sind der Oszillator 24 und das Filter 25 durch eine einzige Steuervorrichtung 26 zugleich einstellbar.

Das Paar der Wellen der Frequenz f_b die an dem Ausgang des Mischers 18 durch Überlagerung des ersten Echowellenpaares mit der Bezugswelle ihrer mittleren Frequenz entstehen, wird sich nur dann gegenseitig aufheben, wenn sie entgegengesetzte Phase haben. Sie werden dann gegenphasig sein, wenn eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen der Echowelle und der Bezugswelle im Mischer 18 besteht. Diese bestimmte Phasenbeziehung kann natürlich von sich aus auftreten; aber es ist gewöhnlich notwendig, eine Phasenkorrektur, wie z. B. durch den Phasenschieber 22, vorzusehen.

Während Paare von Echowellen, deren mittlere Frequenz die gleiche wie die Bezugsfrequenz ist, sich auslöschen, werden Echowellen von irgendeinem zweiten Gegenstand mit anderer Radialgeschwindigkeit sich nicht auslöschen und im gleichgerichteten Ausgang erscheinen.

Gewöhnlich sind die auszuschaltenden Gegenstände stationär in bezug auf die Erde. Wenn die Echosuchvorrichtung stationär aufgestellt ist, so können der Oszillator 24, der Mischer 23 und das Filter 25 fortfallen.

Ist andererseits die Vorrichtung beweglich und in Bewegung, so werden die Wellen von stationären Gegenständen eine Dopplerverschiebung besitzen, und die Bezugsfrequenz muß entsprechend von der Frequenz f_c verschoben werden.

Wenn in der Vorrichtung nach Fig. 1 sich nähernde Gegenstände ausgeschaltet werden sollen, so wird das obere Seitenband der Frequenz f_e-\-f.A durch das Filter 25 ausgesiebt. Sollen andererseits sich entfernende Gegenstände unterdrückt werden, so wird das untere Seitenband der Frequenz f_e—fa durch das Filter 25 ausgesiebt.

In einem beweglichen Abtastsystem, das in verschiedenen oder allen Richtungen abtasten kann, manchmal direkt nach vorn und manchmal direkt nach hinten, wird die mittlere Frequenz der Echos von stationären Gegenständen kontinuierlich zwischen /c+/zi und fc—fi sich verschieben können, und es kann erwünscht sein, eine andere Methode zur Erzeugung der örtlichen Bezugswelle anzuwenden. Ein brauchbares System ist in Fig. 2. dargestellt, das an Stelle des Mischers 23 und Oszillators 24 in Fig. 1 tritt.

Nach Fig. 2 wird die Welle der Frequenz f_c aus dem Oszillator 10 zuerst in einem Mischer 27 mit der Welle aus einem Oszillator 28 der Frequenz f₂ überlagert, die mindestens so groß ist wie die maximale Dopplerverschiebungsfrequenz fA_max> die aus der Bewegung der beweglichen Station entsteht, um ein auszusiebendes Seitenband der Frequenz f_c—f₂ zu erzeugen, die wenigstens so klein wie die mittlere Frequenz eines Echopaares von direkt rückwärts liegenden festen Gegenständen ist. Der Ausgang des Mischers 27 ist dann mit dem Ausgang eines einstellbaren Oszillators 30 in einem Mischer 29 überlagert, dessen Ausgangsspannung einem einstellbaren Filter 25 der Fig. 1 zugeführt wird. Der einstellbare Oszillator 30 kann in seiner Frequenz f_x gleichzeitig mit dem Filter 25 durch ein einziges Steuerorgan 26 geändert werden. In dem !einfachsten Falle, in dem /₂ die maximale Dopplerverschiebungsfrequenz fAmax ist, reicht die Frequenzbreite des Oszillators 30 von Null bis zur doppelten Dopplerverschiebungsfrequenz oder 2 FAmax, und die Frequenz des ausgesiebten Mischerausganges 29 beträgt f_c — fAmax + fx· Wenn nach hinten getastet wird, so ist der Oszillator 30 auf die Frequenz Null eingestellt, so daß der Ausgang des Mischers 29 die gewünschte Bezugs Wellenfrequenz fc ~ f^max enthält. Wenn in gegenüberliegender Stellung getastet wird, ruft die Einstellung des Oszillators 30 die gewünschte Bezugswellenfrequenz f₍ hervor, wobei eine Frequenz fAmax erzeugt wird. Wenn nach vorn getastet wird, ruft die Einstellung des Oszillators 30 die gewünschte Bezugswellenfrequenz von fc+fAmax hervor, wobei eine Frequenz von 2FA_max geliefert wird. Offensichtlich wird dasselbe Ergebnis erzielt, wenn die Frequenzen beider Oszillatoren 28 und 30 um den gleichen Betrag vergrößert werden. Dies ist wünschenswert, um die Anwendung eines Oszillators 30 zu vermeiden, der bei sehr niedrigen Frequenzen arbeiten würde.

Sollte es der Zweck der Frequenzänderung der Bezugswelle sein, feste Gegenstände in allen Richtungen, wie sie von einem abtastenden Radargerät auf einem Fahrzeug gesehen werden, auszusondern, so ist die Frequenzbreite des einstellbaren Oszillators 24 der Fig. 1 oder 30 in Fig. 2 durch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges begrenzt, und kann entsprechend gewählt werden. Der Grad der Frequenzänderung ist durch die Abtastgeschwindigkeit bestimmt und kann mit dieser synchronisiert werden.

Es wurde die Anwendung der Erfindung bei einem Radarsystem beschrieben. Die Erfindung kann jedoch ebenso bei Schallmeß vorrichtungen, die Schallwellen im Wasser, und auch bei Vorrichtungen, die Schallwellen in Luft verwenden, angewandt werden. Die Anordnungen sind die gleichen, unabhängig von dem verwendeten Übertragungsmedium.

Obgleich eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung zum Zwecke der Erklärung gezeigt und beschrieben wurde, ergeben sich für den Fachmann naheliegende Änderungen, und die Erfindung soll nicht auf die beschriebenen und dargestellten Einzelheiten beschränkt sein. .

Claims

Patentansprüche:

1. Impuls-Rückstrahlortungsgerät mit Unterdrückung der Anzeige solcher rückstrahlenden Objekte, die eine vorgegebene Geschwindigkeit gegenüber dem Meßgerät haben, gekennzeichnet durchs Mittel zum Aussenden eines. Wellenpaares von verschiedenen, aber festen Frequenzen in

kurzen Impulsen und durch ein Überlagerungsteil mit nachfolgendem Gleichrichter im Empfänger, dem die Echowellen und als Überlagerungsschwingung eine Bezugsfrequenz, die der mittleren Frequenz des zu unterdrückenden Echowellenpaares entspricht, in derartiger Phase zugeführt werden, daß eine gegenseitige Auslöschung der von jenem Wellenpaar abgeleiteten Teilschwingungen erfolgt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum gleichzeitigen Aussenden eines Wellenpaares von verschiedenen, aber festen Frequenzen eine erste Wellenerzeugungseinrichtung der mittleren Frequenz zwischen den Frequenzen des ausgesandten Wellenpaares und eine zweite Wellenerzeugungseinrichtung mit der Frequenz der halben Differenzfrequenz zwischen den "beiden Wellen des ausgesandten Wellenpaares sowie eine Einrichtung zum Mischen der Wellen "beider Wellenerzeugungseinrichtungen und zum Ableiten des ausgesandten Wellenpaares als Seiten-"bänder der Mittelfrequenzwelle aufweisen.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur örtlichen Erzeugung der Bezugswelle, je nachdem, ob die Anzeigen von gegenüber dem Gerät festen oder bewegten Gegenständen unterdrückt werden sollen, die erste Wellenerzeugungseinrichtung entweder allein oder in Verbindung mit einer Einrichtung zur Veränderung der Frequenz der von ihr abgeleiteten Welle verwendet.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur, Veränderung der Frequenz eine Erzeugungseinrichtung für eine Welle der Dopplerverschiebungsfrequenz zwischen den ausgesandten Wellen und dem zu unterdrückenden Echowellenpaar aufweisen sowie Mittel zur Überlagerung der Welle der ersten Wellenerzeugungseinrichtung mit der Welle der Dopplerverschiebungsfrequenz.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Frequenz einen ersten Generator für eine Welle aufweist, deren Frequenz mindestens so groß wie die maximale Dopplerverschiebung zwischen den ausgesandten Wellen und dem zu unterdrückenden Echowellenpäär ist, eine Einrichtung zur Überlagerung der Welle der ersten Wellenerzeugungseinrichtung mit der Welle dieses ersten Generators zwecks Erzeugung einer Seitenbandwelle einer Frequenz, die mindestens ebenso niedrig wie die Mittelfrequenz des zu unterdrückenden Echowellenpaares ist, einen zweiten Wellengenerator veränderlicher Frequenz, dessen Frequenzbereich die doppelte maximale Dopplerverschiebung beträgt und der eine Minimumfrequenz hat, die gleich der Differenz zwischen der Frequenz des ersten Generators und der Mittelfrequenz des zu unterdrückenden Wellenpaares ist, wenn sie der maximalen Dopplerverschiebung ausgesetzt ist, sowie eine Einrichtung zur Überlagerung der Seitenbandwelle mit der Welle des zweiten Generators und der Bildung einer Seitenbandwelle als Bezugswelle.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, um die Bezugsfrequenz in der Phase verschieben zu können.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 646 562, 2 666 141.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen